数据结构课程设计模板

湖南人文科技学院计算机科学技术系课程设计说明书课程名称:数据结构课程代码:题目: 利用队列实现离散事件模拟年级/专业/班: 10级软件工程一班学生姓名: xxxxxx xxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxx xxxxxx 学号:08xxxxxx 08xxxxxx 08xxxxxxx08xxxxxx 08xxxxxx 指导教师: 易叶青开题时间: 200x 年 x 月 xx 日完成时间: 200x 年 x 月 xx 日目录摘要 (2)一、引言 (3)二、设计目的与任务..................................... 错误！未定义书签。

1、课程设计的目的 (3)2、课程设计的任务 (3)三、设计方案 (3)1、需求分析 (3)2、总体设计 (3)3、详细设计 (4)4、程序清单 (6)四、调试分析与体会 (16)五、运行结果 (16)六、结论 (18)七、致谢 (18)八、参考文献 (18)摘要应用离散事件系统仿真的基本理论和方法，借助循环队列数据类型，采用C语言对银行业务中的排队问题进行了模拟设计．利用框图建立了该排队问题的数学模型，采用了事件调度法仿真策略．由于离散系统本身固有的随机性，每一次仿真的运行都是一次采样过程，加之随机变量是使用伪随机数产生的，自相关性较强，因此，还对仿真结果进行了统计分析．AbstractIn this paper,simulation of the bank operation was conducted by using the basic theories and method dispersed incident and system simulation,the data type of queue in data structure and C language,The mathematic models of queuing problem with the block diagramand the simulation arithmetic of scheduling strategy were developed.the results of simulation were also analyzed because of the inherent sandom property of dispersed system and each running of simulation being a sampling course,in addition,the random variable being produced by using the false random number thus leading to its strong self-dependence.Key words:bank queuing business;dispersed incident;simulation;queue《数据结构》课程设计----XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 一、引言在日常生活中，我们经常会遇到许多为了维护社会正常秩序而需要排队的场景。

这都需要排队等候，绝大多数商业机构都关心顾客必须用于等待服务时间，短暂的等待时间使机构提升客户满意度，为更多客服服务，从而实现更高的效率。

这类模拟银行业务的排队问题，要统计一段时间内的客源及银行服务窗口利用情况，银行工作人员可以根据统计情况，找出资源配置薄弱环节，对资源进行优化配置，这就需要用到队列和线性表之类的数据结构。

二、设计目的与任务1、课程设计目的课程设计的目的是训练学生灵活应用所学数据结构知识，独立完成问题分析、总体设计、详细设计和编程实现等软件开发全过程的综合实践能力。

巩固、深化学生的理论知识，提高编程水平，并在此过程中培养他们严谨的科学态度和良好的工作作风。

2、课程设计的任务模拟每一个客户到达银行、排入人最少的业务窗口队列、排至窗口并处理完业务后离开的整个过程，统计客户在银行的平均逗留时间，适时地调整同时营业的窗口数，在保持合理的逗留时间的条件下，节省银行投入的资源。

三、设计方案1、需求分析1）、系统建模：离散事件系统的模型一般可以用流程图的方式来描述。

它们都反映了临时实体在系统内部历经的过程、永久实体对临时实体的作用以及它们相互之间的逻辑关系。

2）、确定仿真算法：离散事件系统仿真算法包括如何产生所需随机变量和采用怎样的方法对离散事件进行仿真。

3）、建立仿真模型：根据已确定的仿真算法，建立被仿真的系统的计算机模型。

4）、设计程序：程序是模型的实现。

根据确定的算法，使用相应的程序设计语言提供的语句完成。

5）、结果分析：由于离散事件系统固有的随机性，每次运行得到的结果仅仅是随机变量的一次取样，因此要确定结果的可信性和结果的置信度。

6）、银行有M个窗口对外接待客户，从早晨银行开门起不断有客户进入银行。

由于每个窗口在某个时刻只能接待一个客户，因此在客户人数众多时需要在每个窗口前顺次排队。

对于刚进和银行的客户，如果某个窗口的业务员正空闲，则可上前输业务；反之，若个窗口均有客户所占，他便会排在为数最少的队伍后面。

编制一个程序模拟银行的这种业务活动并计算一天中客户在银行的平均逗留时间。

2、概要设计1）、抽象数据类型（ADT）如下：ADT Queue{ 数据对象：D={ai|ai ElemSet,i=1,2,3…,n,n>0}数据关系：R1={<ai-1,ai>|ai-1,ai D ,i=2,…,n }约定其中a1端为队列头，an端为队列尾基本操作：（1）、Status InitQueue(LinkQueue &Q)//构造一个空队列（2）、Status DestroyQueue(LinkQueue &Q)//销毁队列Q，Q不在存在（3）、Status QueueEmpty(LinkQueue Q)//若队列Q为空队列，则返回TURE，否则返回FALSE（4）、Status QueueLength(LinkQueue Q)//返回Q的元素个数，即队列的长度（5）、Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType &e)//若队列不空，则用e返回Q的对头元素//并且返回OK，否则返回ERROR（6）、Status EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e)//插入元素e为Q的新的队尾元素（7）、Status DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e)//若队列不为空，则删除Q的对头元素，用e返回其值//并返回OK，否则返回ERROR}2）、存储结构Typedef struct QNode{ QElemType data;Struct QNode *next;}QNode,*QueuePtr;Typedef struct{ QueuePtr front; //对头指针QueuePtr rear; //对尾指针}typedef struct{int OccurTime;//事件发生时刻int NType; //事件类型}Event,ElemType; //事件类型，有序链表LinkList的数据元素类型typedef struct LNode{ElemType data;struct LNode *next;}LNode,*LinkList;3）、流程图3、详细设计算法处理的主要对象是“事件”，事件的主要信息是事件类型和事件发生的时刻，算法中处理事件有两类：一类是客户到达事件；另一类是客户离开事件。

还有模拟系统中产生的随机数的函数，处理事件表的队列链表的建立。

1）、构造一个空队列QStatus InitQueue(LinkQueue &q) 开始客户到达选择服务窗口窗口忙服务并离开队列空？窗口闲置 时间到？结 束排 队 对头取客户处理并离开NY NNYY{//构造一个空队列q.front=q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); //申请一个地址if(!q.front) exit (OVERFLOW); //如果对头不为空就报错q.front->next=NULL; //对头指向空return OK;}2）、构造一个空的线性链表LStatus InitList(LinkList &L){ //构造空的线性链表LL=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); //生成头结点L->next=NULL;return 0;}3）、产生随机产生数值durtime办理业务所需时间，intertime下个客户到达所需时间void Random(int &durtime,int &intertime){durtime = rand()%5+1;intertime = rand()%10+1; if(en.OccurTime+intertime>CloseTime) {intertime=rand()%(en.OccurTime+intertime-CloseTime)+1;}}4）、处理客户到达事件void CustomerArrived(Event &en){//处理客户到达事件，en.NType=0int durtime,intertime,t,i;Event p;QElemType e;++CustomerNum;Random(durtime,intertime); //生成下一个随机数t=en.OccurTime+intertime; //下一个客户到达时刻p.OccurTime=t; //现在的时刻p.NType=0; //if(t<CloseTime&&en.OccurTime+durtime<CloseTime){OrderInsert(ev,p);}//else system("pause");i=Minimum(q);e.ArrivalTime=en.OccurTime;//e.Duration=durtime; //EnQueue(q[i],e); //将事件e插入到底i窗口p.NType=i;p.OccurTime=en.OccurTime+durtime;if(QueueLength(q[i])==1) //设定第i队列的一个离开事件并插入事件表OrderInsert(ev,p);//cout<<"处理客户到达事件"<<endl;}5）、处理客户离开事件void CustomerDepature(Event &en){//处理客户离开事件，int i=en.NType;DelQueue(q[i],customer);//删除第i队列的排头客户TotalTime+=en.OccurTime-customer.ArrivalTime;//累计客户逗留时间Event p;p.OccurTime=en.OccurTime+customer.Duration;p.NType=i;if(!QueueEmpty(q[i]))//设定第i队列的一个离开事件并插入事件表{GetHead(q[i],customer);OrderInsert(ev,p);}}4、程序清单#include <iostream>using namespace std;#include <stdlib.h>#include<ctime>#include<conio.h>#define OVERFLOW -1#define OK 1#define ERROR 0typedef int Status;typedef struct{int ArrivalTime;//到达时刻int Duration; //办理事务所需的时间}QElemType; //队列的数据元素类型typedef struct QNode{QElemType data;struct QNode *next;}QNode,*QueuePtr;typedef struct{QueuePtr front; //队头指针QueuePtr rear; //队尾指针}LinkQueue;typedef struct{int OccurTime;//事件发生时刻int NType; //事件类型，0表示到达事件，1至4表示四个窗口的离开事件}Event,ElemType; //事件类型，有序链表LinkList的数据元素类型typedef struct LNode{ElemType data;struct LNode *next;}LNode,*LinkList;Status InitQueue(LinkQueue &q){//构造一个空队列q.front=q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); //申请一个地址if(!q.front) exit (OVERFLOW); //如果对头不为空就报错q.front->next=NULL; //对头指向空return OK;}Status DestroQueue(LinkQueue &q){//销毁队列qwhile(q.front){ //直至对头为空q.rear=q.front->next; //对尾和对头对尾指向对头free(q.front); //清空队列q.front=q.rear; //对尾指向对头}return OK;}Status EnQueue(LinkQueue &q,QElemType e){//插入元素e为Q的新的队尾元素QueuePtr p;p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!p) exit (OVERFLOW);//存储空间分配失败p->data.ArrivalTime=e.ArrivalTime;p->data.Duration=e.Duration;p->next=NULL;q.rear->next=p; //新结点插入队尾q.rear=p; //修改尾指针return OK;}Status DelQueue(LinkQueue &q,QElemType &e){//若队列不空，则删除q的队头元素，用e返回其值，并返回OK//否则返回ERRORQueuePtr p;if(q.front==q.rear) return -1; //对头等于对尾则返回错误p=q.front->next; //点P指向头指针e.ArrivalTime=p->data.ArrivalTime;e.Duration=p->data.Duration;q.front->next=p->next; //修改头指针if(q.rear==p) q.rear=q.front;free(p);return 0;}Status QueueLength(LinkQueue q){ //求队列q的长度并用i返回其值int i=0;QueuePtr p;p=q.front->next; //点P指向头指针while(p){ p=p->next;i++; }return i;}Status QueueEmpty(LinkQueue &q){ //判断队列q是否为空if(q.front==q.rear) return OK;return ERROR;}Status GetHead(LinkQueue q,QElemType &e){ //队列q的头结点用e返回if(q.front==q.rear) return ERROR; //如果对头等于对尾则返回错误e.ArrivalTime=q.front->data.ArrivalTime;e.Duration=q.front->data.Duration;return OK;}Status InitList(LinkList &L){ //构造空的线性链表LL=(LinkList)malloc(sizeof(LNode)); //生成头结点L->next=NULL;return 0;}Status DelFirst(LinkList &h){ //已知h指向线性链表的头结点，删除链表中的第一个结点并以q返回if(!(h->next)) return -1;LinkList q;q=h->next;h->next=q->next;free(q);return 0;}Status ListEmpty(LinkList &l){ //若线性链表L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSEif(l->next) return 0;else return 1;}typedef LinkList EventList; //事件链表类型，定义为有序链表EventList ev; //事件表Event en; //事件LinkQueue q[5]; //4个客户队列QElemType customer; //客户记录int TotalTime,CustomerNum; //累计客户逗留时间，客户数int CloseTime;void Random(int &durtime,int &intertime){ //随机产生数值durtime表示办理业务所需时间//intertime表示下个客户到达所需时间durtime = rand()%10+1; //产生8之内的办理业务的随机数时间intertime = rand()%5+1; //产生5之内的客户到达的随机数时间/*if(en.OccurTime+intertime>CloseTime) //如果现在时刻和客户办理业务时间之和超过了银行关门时间{ //则是办理业务时间控制到银行关门时间之内intertime=rand()%(CloseTime-en.OccurTime)+1;}if(en.OccurTime+durtime>CloseTime){durtime=rand()%(CloseTime-en.OccurTime)+1;}*/}int cmp(Event a,Event b){ // 依事件a的发生时刻<、=或>事件b的发生时刻分别返回-1、0或1if(a.OccurTime==b.OccurTime)return 0;elsereturn (a.OccurTime-b.OccurTime)/abs(a.OccurTime-b.OccurTime);}//Status OrderInsert(LinkList &L,ElemType e,int (*comp)(ElemType,ElemType)) Status OrderInsert(LinkList &ev, Event &en,int (*comp)(ElemType,ElemType)) {//将事件插入事件表中LinkList s,p;s=(LinkList) malloc(sizeof(LNode));//生成新结点s->data.OccurTime=en.OccurTime;s->data.NType=en.NType;s->next=NULL;if (!ev->next){ev->next=s;return 0;}p=ev;while(p->next&&p->next->data.OccurTime<en.OccurTime) //时间表为空和直至银行关门时刻结束p=p->next;s->next=p->next; //插入事件sp->next=s;return 0;}void OpenForDay(Event &en){//初始化操作TotalTime=0;CustomerNum=0; //初始化累计时间和客户数为0InitList(ev); //初始化事件链表为空表en.OccurTime=0;en.NType=0; //设定第一个客户到达事件OrderInsert(ev,en,cmp); //插入事件表for(int i=1;i<=4;i++)InitQueue(q[i]); //置空队列//cout<<"银行开门"<<endl;}int Minimum(LinkQueue q[5]){ //找出4个窗口中排队人数最少的窗口，并用j返回其值int min=QueueLength(q[1]),j=1;for(int i=1;i<5;i++){ if(min>QueueLength(q[i])) j=i; }return j;}void CustomerArrived(Event &en){//处理客户到达事件，en.NType=0int durtime,intertime,t,i;Event p;QElemType e;++CustomerNum;Random(durtime,intertime); //生成下一个随机数t=en.OccurTime+intertime; //下一个客户到达时刻//cout<<"durtime="<<durtime<<" intertime="<<intertime<<" t="<<t<<" CloseTime="<<CloseTime<<endl;p.OccurTime=t; //现在的时刻p.NType=0; //if(t<CloseTime) //银行尚未关门，插入事件表{OrderInsert(ev,p,cmp);}i=Minimum(q);e.ArrivalTime=en.OccurTime;//e.Duration=durtime; //// printf("A client arrive %d window ",i);printf("\t## 客户到达%d窗口 ",i);printf("(arrive time:%d durtime:%d) ##\n\n",en.OccurTime,durtime);//cout<<" arrive time:"<<en.OccurTime<<" durtime="<<durtime<<" 客户排到"<<i<<"窗口\n"<<endl;EnQueue(q[i],e); //将事件e插入到底i窗口p.NType=i;p.OccurTime=en.OccurTime+durtime;if(QueueLength(q[i])==1) //设定第i队列的一个离开事件并插入事件表OrderInsert(ev,p,cmp);//cout<<"处理客户到达事件"<<endl;}void CustomerDepature(Event &en){//处理客户离开事件，int i=en.NType;DelQueue(q[i],customer);//删除第i队列的排头客户printf("\t\t ## 第%d窗口的客户离开 ## \n\n",i);TotalTime+=en.OccurTime-customer.ArrivalTime;//累计客户逗留时间Event p;p.OccurTime=en.OccurTime+customer.Duration;p.NType=i;if(!QueueEmpty(q[i]))//设定第i队列的一个离开事件并插入事件表{GetHead(q[i],customer);OrderInsert(ev,p,cmp);}//cout<<"处理客户离开事件"<<endl;}void Bank_Simulation(){cout<<"\t\t\t请输入CloseTime：";cin>>CloseTime;cout<<endl;OpenForDay(en); //初始化while(ev->next!=NULL){en.OccurTime=ev->next->data.OccurTime;en.NType=ev->next->data.NType;DelFirst(ev);if(en.NType==0)CustomerArrived(en); //处理客户到达事件else CustomerDepature(en); //处理客户离开事件//if(en.OccurTime>CloseTime) break;}cout<<endl;cout<<" ******************************************************* "<<endl<<" ** ** "<<endl;printf(" ** 在时间段%d之内有 %d 位客户来银行办理业务 ** \n", CloseTime,CustomerNum);printf(" ** 客户平均逗留时间: %f ** \n",(float)TotalTime/CustomerNum);cout<<" ** ** "<<endl<<" *******************************************************"<<endl;}void start() /*开始函数*/{cout<<" **** ****\n"<<" **** **** **** ****\n"<<" **** **** **** ****\n"<<" **** **** **** ****\n"<<" **** **** **** ****\n"<<" **** **** **** ****\n"<<" **** **** ****\n"<<" **** ########################## ****\n"<<" **** # 欢迎使用# ****\n"<<" **** # 银行离散模拟系统# ****\n"<<" **** ########################## ****\n"<<" **** # 10级软工1班 28-33号 # ****\n"<<" **** ########################## ****\n"<<" **** ****\n"<<" **** ########################## ****\n"<<" *** ## 进入模拟系统 ## ***\n"<<" *** ########################## ***\n"<<" *** ***\n"<<" *** ***\n"<<" *** ***\n"<<" *** ***\n"<<" *** ***\n"<<" *** ***\n"<<" *** ***\n"<<" **\n";Bank_Simulation();}int main(){srand(unsigned(time(0)));system("color 9f");start();return 0;}四、调试分析与体会银行离散模拟事件充分利用了队列先进先出的特点，顾客先到的先办理业务。